JPH06339803A - 機関本体が回転する往復機関用曲溝加工機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】通常のクランク機構内燃機関に換えて，理論
的に完壁に優れている機関本体が回転する往復機関に使
用する曲溝機構の，曲溝を加工する工作機械を提供する
ことを目的とする。 【構 成】上部には水平にクランク軸を設け，クランク
ピンより研磨切削手段をネジ主軸により吊下げて，クラ
ンクピンの円運動により上下に直線往復運動する構成と
して，下部にも水平にスプライン軸を設けて，ウォーム
歯車機構により円テーブルが回転する構成として，回転
主軸により両軸を回転させて，研磨切削手段が上下方向
に２往復する間に，下部の円テーブルが１回転して，特
殊な曲溝を加工する工作機械。 【効 果】加工精度が悪いと振動でエンジンが使用でき
ないし，複雑な形状にしないと大型になって重いエンジ
ンになってしまう。複雑な形状の曲溝を精度良く仕上げ
られる大きな効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，機関本体が回転する
往復機関の構成に欠くことができない曲溝機構の主要部
となる曲溝を，切削又は研摩する専用の工作機械に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を確認できませんでしたの
で，平成２年２月２０日発明の名称曲溝切削研磨専用機
械として特許出願（特願平２−３９０５８）（特開平３
−２４５９５４）しました。しかし精度と取扱い上の欠
点を発見しましたので更に研究を続けました。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記曲溝切削
研磨専用機械は切削刃物の刃先が振れ易く，切削精度に
問題があるため，上下に往復する部分を全面的に改良し
ます。

【０００４】

【課題を解決するための手段】刃先が振れないように研
磨切削手段５を左右上下に大きく踏ん張って，左右の案
内部６に上下方向往復自在に嵌込み，その内部には必要
な機械類を収容して荷重を増大することにより刃物の振
動等を低減します。

【０００５】研磨切削手段５は自重と振動により使用中
自然に降下することがあります。従ってネジ主軸３にネ
ジ込まれたメネジ４を上下に分割して下部をメネジ２０
として回転容易にし，その外周に歯車２１を設けて，そ
れに噛合う歯車に軸及びハンドルを設けて歯車付ハンド
ル２２として，メネジ４を変形させて取付け，歯車付ハ
ンドル２２を回転操作することによりネジ軸３を固定又
は開放の状態として，運転中の自然降下を皆無にし，又
はネジ主軸３の回転操作を容易にします。

【０００６】クランク半径の指示及び微調整と固定は，
クランク軸１の回転により研磨切削手段５を吊下げて垂
直方向に回転して往復上下運動させるクランクピン２
を，調整部１５と共にクランク板１６の溝内を移動させ
て固定する構成にしてクランク半径を調整可能にしま
す。クランク半径の微調整及び指示は，調整部１５を逆
Ｌ字形としてネジ軸に円周目盛とハンドルを設けたネジ
ハンドル１７を枢支して，クランク板１６にメネジを設
けてネジ込む構成にして，クランク板１６にも目盛１９
を設けて，クランク半径を微調整すると共にクランク半
径を正確に指示する構成にします。

【０００７】研磨切削手段５をクランクピン２より吊下
げるネジ主軸３は，上部をクランクピン２に回転自在に
外嵌枢支し，その下方にネジ主軸３を回転自在に吊下げ
枢支する継手２６を設け，その下方にハンドル１０を設
けて下部を円筒部１１として下方に延長して下端に円周
目盛１２を設け，ネジ主軸３をネジ込むメネジ４の上部
を円筒として円筒部１１が回転自在にその内部に延長し
て円筒部１３として目盛１４を設け，メネジ４の下部を
首振り自在に研磨切削手段５に支持します。

【０００８】

【作 用】この工作機械は機関本体が回転する往復機
関，即ち完全回転往復機関の最重要部分である曲溝３９
を加工する専用の工作機械で，クランク軸旋盤のような
もので，ピストンを対向往復導動させるため，ピストン
から両側に突出したピストンピン４１にそれぞれ２ケづ
つ計４ケ装着した車輪に相当する転動輪４０を転動自在
に嵌込んで，無振動に近い往復機関を得るための曲溝３
９を加工する専用機械です（図３，図４参照）。従って
ピストンの対向往復運動を完全に同期させて無振動にす
るためには，左右の曲溝３９が完全対称で精密仕上げを
欠くことができません。更に使用する転動輪４０の外径
と曲溝半径に合わせた曲溝形状も欠くことができませ
ん。即ち非常に特殊な作用効果が要求される専用の工作
機械となります。

【０００９】現時点で往復ピストン内燃機関の燃焼を考
察するとき，クランク機構が最良の結果を得ておりま
す。従って最良の燃焼タイミングが得られるピストン速
度はクランク機構のそれに近い所にあると予測できま
す。即ちクランク機構によって曲溝３９を成形すること
により，曲溝によって駆動されるピストンの往復速度分
布をクランク機構のそれに近づけるものです。詳しくは
転動輪外径と先端部２５の研磨部の外径を同一にすれば
クランク機構と同一のピストン速度分布となるし，外径
に差を付ければピストンの速度分布はクランク機構の速
度分布に近いものとなります。即ち最適のピストン速度
分布となる曲溝を成形完成する大きな作用効果を有す
る。

【００１０】

【実施例】実施例について図面を参照しながら作用も含
めて説明します。電動機７を始動すると本体３０に枢支
された回転主軸８の傘歯車が回転し，本体３０に枢支さ
れた傘歯車と共にスプライン軸２７が回転する。スプラ
イン軸２７は傘歯車内に往復自在に嵌込まれて，台３１
に枢支して，その中間にはウォーム２８を固着してい
る。ウォーム２８は円テーブル９に固着されたウォーム
ホイル２９に噛合っておるため円テーブル９も回転す
る。本体３０に枢支された回転主紬８の上部近くにはウ
ォーム３２が固着されており，クランク軸１に固着され
たウォームホイル３３に噛合っているため，本体３０に
両端近くを枢支されたクランク軸１も回転する。即ちク
ランク軸１が２回転する間に円テーブル９が１回転する
構成にしてある。

【００１１】ウォームホイル２９が固着された円テーブ
ル９は台３１に通常の如く枢支されており，台３１はサ
ドル３４の上に前後方向摺動自在に嵌込まれ，下部に送
りナット３５を固着していて，本体３０に枢支された送
りネジ付ハンドル３６の送りネジがネジ込まれており，
送りネジ付ハンドル３６を操作することにより，円テー
ブル９を含めて台３１を前後に移動する。図にないが送
りネジ付ハンドル３６には，通常のダイヤル目盛を設
け，任意の箇所に直目盛も設けて，微細送りを可能と
し，移動量を微細に把握できる構成にし，手動又は電動
で通常操作する構成とする。

【００１２】クランク軸１にはクランク板１６を固着し
て中央に溝を設けてクランク半径を調整固定する通常の
長穴も設け，調整部１５を嵌込み，一方長穴側にクラン
クピン２を設けてクランク板１６と共に固着可能とし
て，ネジ主軸３を回転自在に外嵌枢支し，他方をＬ字形
としてクランク半径を微調整するネジハンドル１７を嵌
入枢支します。調整部１５の穴内に枢支されたネジハン
ドル１７には，送りネジ及びハンドルを設け，クランク
板１６に設けたメネジに送りネジをネジ込み，ハンドル
には適当な大きさの円周目盛１８を設けて，クランク板
に設けた目盛１９と共にクランク半径を微調整して表示
する構成とする。

【００１３】クランクピン２に回転自在に枢支して研磨
切削手段５を吊下げるネジ主軸３は，継手２６を設けて
回転自在として送りネジをメネジ４及びメネジ２０にネ
ジ込む。メネジ４はクランクピン２の円運動が往復運動
となるため首振り自在に研磨切削手段５に支持し，上部
を円筒として上方の円筒部１１内に延長して円筒部１３
として直目盛１４を設け，ネジ主軸３に固着したハンド
ル１０より円筒部１１を円筒部１３に回転自在に外嵌延
長して，端面に円周目盛１２を設け，ネジ主軸３の長さ
即ち研磨切削手段５の関係位置を，微細に調整して表示
できる構成とする。

【００１４】研磨切削手段５に取付けた分割可能な金具
２３によりメネジ４を首振り自在に支持し，メネジ４に
ネジ込まれたネジ主軸３の送りネジに下方より外周が歯
車２１を形成したメネジ２０をネジ込み，メネジ４の突
出部に枢支された歯車付ハンドル２２の歯車を歯車２１
に噛合わせ，歯車付ハンドル２２を操作することによ
り，ネジ主軸３の回転を固定し或は回転可能とします。

【００１５】研磨切削手段５を本体３０の前部の左右に
設けた案内部６の間に設けることにより，予圧量を微調
整できる直線往復運動軸受等を容易に使用できる。即ち
案内部６にトラックレール３７を使用し，研磨切削手段
５の側にスライドユニット３８を取付けることにより，
隙間に換えて予圧量を有する直線往復運動機構が得られ
るし，左右上下に大きく踏ん張り荷重を加えることによ
って切削刃物等の刃先の振れを最少にする。

【００１６】研磨切削手段５の下部のＬ字部２４の垂直
部は，水平部と先端部２５を含めて工作物の穴内に出入
りする部分であるため，図２では左右の部分を工作物の
穴の半径に合わせて大きなＲとします。即ちＬ字部２４
は先端部２５により工作物の穴内より研磨又は切削を開
始し，水平部の全部を使用して研磨切削するため，垂直
部の剛性を大きくするため断面が小判形となります。従
ってＬ字部２４は工作物の穴径に適合するものに取換え
て使用します。又，先端部２５の外径は機関本体が回転
する往復機関のピストンピン４１の転動輪４０の外径に
近い研磨輪や刃物等を，主として取換えて使用しますの
で，先端部２５は取換え容易とします。電解研磨の場合
も考え方は同じです。

【００１７】

【発明の効果】研磨切削手段５全部を一括して吊下げ
て，クランク機構により上下に往復させることにより，
現時点で往復ピストン内燃機関で最良のピストン速度分
布を得ているクランク機構と，ピストン速度分布が同じ
曲溝を得る効果に加えて，ピストン速度分布が近い曲溝
も得られるため，用途に合わせて更に最適のピストン速
度分布が得られる曲溝を得る効果も大きい。又，大きな
荷重により微妙な高精度を必要とする曲溝を，正確に切
削研磨できる大きな効果があり，表示部及び操作部を円
テーブル９を含めてすべて前面の中央に集められるの
で，非常に使い易い機関本体が回転する往復機関用曲溝
加工機械を得る大きな効果がある。

【００１８】研磨切削手段５を吊下げるネジ主紬３をク
ランクピン２に回転自在に外嵌枢支して，その下部で継
手２６により回転自在に連結することにより，ハンドル
１０を取付けて操作できる効果があり，図にないが手動
や自動で通常のように操作し，ネジ主軸３の吊下げ部長
さ，即ち研磨切削手段５の相対位置を移動できるし，そ
の移動量を微細に目盛１４及び円周目盛１２で確認でき
るため，機関本体が回転する往復機関用の微妙な高精度
が要求される曲溝３９を，精密加工できる大きな効果が
ある。

【００１９】クランク板１６の中央に溝を設けて，クラ
ンク半径を調整して固定する通常の長穴も設け，調整部
１５を嵌込み，一方の長穴側にクランクピン２を取付け
てクランク板１６と共に固着可能とし，他方のＬ字形側
の穴内にネジハンドル１７を枢支して，クランク板１６
に設けたメネジにネジハンドル１７の送りネジをネジ込
み，ハンドルに円周目盛１８を設け，クランク板１６に
目盛１９を設けることにより，クランク半径を微細に読
み取れる効果が大きく，加えてクランク半径を微細に調
整して固定できる効果も大きい。

【００２０】先端部２５を切削刃物とした場合が比較的
振動が大きく，研磨切削手段５は重量が大きい程振動が
小さくなります。即ちネジ主紬３には大きな荷重と振動
が加わりますので，研磨切削手段５は降下し易いため手
動切削の場合は降下防止対策の必要な場合も生じます。
従ってメネジ２０の外径を歯車２１として歯車付ハンド
ル２２の歯車を噛合わせて，歯車付ハンドル２２を操作
することにより，ネジ主軸３の回転を固定したり，回転
自在とすることにより，複雑で微妙な高精度を必要とす
る，機関本体が回転する往復機関用曲溝加工機械を，使
い易く信頼できる工作機械にできる効果がある。

【００２１】研磨切削手段５を本体３０の前部の左右に
設けた案内部６の間に設けることにより，工作物が真下
となるため切削荷重が安定し易く，精度よく加工できる
し，又，予圧量を微調整できる通常の直線往復運動軸受
等を容易に使用できるため，隙間に換えて予圧量を有す
る上下運動が遥かに正確容易な直線往復運動機構が得ら
れるの加えて，左右上下に大きく踏張れるため，切削刃
物等の刃先等の振れを最少とできる大きな効果がある。

【００２２】Ｌ字部２４は，工作物の穴の内側より図４
に示す転動輪４０の外径に近い刃物等で，図３に示す巾
着網形で奥深い微妙な高精度を必要とする特殊な曲溝３
９を，精密に仕上げるのは至難ですが，２箇所で正確に
取換え可能として，垂直部の断面を小判形にすることに
より，先端部２５の回転手段の強度を確保増大して，微
妙な高精度を必要とする特殊な曲溝を精度良く加工でき
る効果が発生します。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図 １】本発明の実施例を示す正面図である。

【図 ２】本発明の実施例を示す一部破断側面図であ
る。

【図 ３】本発明の工作機械で加工する工作物の機関本
体が回転する往復機関の曲溝筒を示す断面図である。

【図 ４】図３の曲溝３９に転動輪４０が嵌込まれた状
態を示す一部破断面図である。

【符号の説明】

１：クランク軸 ２：クランクピン ３：ネジ主軸
４：メネジ ５：研磨切削手段 ６：案内部 ７：電動機
８：回転主軸 ９：円テーブル １０：ハンドル １１：円筒部
１２：円周目盛 １３：円筒部 １４：目盛 １５：調整部 １
６：クランク板 １７：ネジハンドル １８：円周目盛 １９：目盛
２０：メネジ ２１：歯車 ２２：歯車付ハンドル ２３：金具
２４：Ｌ字部 ２５：先端部 ２６：継手 ２７：スプライン軸
２８：ウォーム ２９：ウォームホイル ３０：本体 ３１：台
３２：ウォーム ３３：ウォームホイル ３４：サドル ３５：送り
ナット ３６；送りネジ付ハンドル ３７：トラッ
クレール ３８：スライドユニット ３９：曲溝 ４０：転動輪 ４１：ピストンピン

フロントページの続き (72)発明者 谷川 幸永 岡山県岡山市江並428−35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部にクランク軸（１）を設け，クランク
   半径調整可能に固着されたクランクピン（２）に回転自
   在に外嵌して継手（２６）により回転自在に連結された
   ネジ主軸（３）をネジ込まれたメネジ（４）を，研摩切
   削手段（５）に首振り自在に取付け支持して，クランク
   ピン（２）より吊下げた研摩切削手段（５）が左右の案
   内部（６）に案内されてクランク軸（１）の回転により
   上下に往復自在とし，電動機（７）を含む回転主軸
   （８）によりクランク軸（１）が２回転して研摩切削手
   段（５）が上下に２往復する間に下部の円テーブル
   （９）が水平方向に１回転する構成にした，機関本体が
   回転する往復機関用曲溝加工機械。
2. 【請求項２】研摩切削手段（５）をクランクピン（２）
   より吊下げるネジ主軸（３）にハンドル（１０）を取付
   け下方に円筒部（１１）を延長して円周目盛（１２）を
   設け，ネジ主紬（３）をネジ込むメネジ（４）の上部を
   円筒として円筒部（１３）として円筒部（１１）内に延
   長して目盛（１４）を設け，首振りしながら上下に往復
   するメネジ（４）の位置，即ち研摩切削手段（５）の上
   下位置を精密に測定，調整できるようにした，請求項１
   に記載の機関本体が回転する往復機関用曲溝加工機械。
3. 【請求項３】研摩切削手段（５）を吊下げて上下に往復
   させるクランクピン（２）を調整部（１５）と共にクラ
   ンク板（１６）上を移動して固着することによりクラン
   ク半径を調整可能とし，調整部（１５）にはネジハンド
   ル（１７）を枢支して円周目盛（１８）を付けてクラン
   ク板（１６）の目盛（１９）と共にクランク半径を微細
   に調整し，指示する構成にした，請求項１に記載の機関
   本体が回転する往復機関用曲溝加工機械。
4. 【請求項４】研摩切削手段（５）を吊下げるネジ主軸
   （３）をネジ込むメネジ（４）を分割して下部をメネジ
   （２０）として回転容易にし，外周に歯車（２１）を設
   けてそれに噛合う歯車付ハンドル（２２）をメネジ
   （４）に取付け，歯車付ハンドル（２２）の回転により
   ネジ主軸（３）の回転を固定したり自由にする構成にし
   た，請求項１に記載の機関本体が回転する往復機関用曲
   溝加工機械。
5. 【請求項５】研摩切削手段（５）は前部左右に設けた案
   内部（６）の間に左右それぞれの案内部（６）に案内さ
   れて上下方向に往復自在に嵌込み，前部にメネジ（４）
   を首振り自在に取付ける金具（２３）を設け，内部には
   研磨，切削に必要な機械類を収容したことを特徴とし
   た，請求項１記載の機関本体が回転する往復機関用曲溝
   加工機械。
6. 【請求項６】工作物の穴内より曲溝加工を行うＬ字部
   （２４）は，取換え使用するためのフランジ締結部を上
   部に設け，フランジに連結した垂直部を小判形として強
   度の増大を計り，それに連なる水平部は，先端部（２
   ５）も取換え，ボルト締めして使用する構成にして，複
   雑微妙な曲溝の加工を可能にした，請求項５記載の機関
   本体が回転する往復機関用曲溝加工機械。